(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管の欠陥を検出することのできるセンサユニットと、
ボディ部と前記ボディ部に回転可能に結合される車輪部とを備える複数の分離ユニットと、
前記複数の分離ユニットのボディ部の内側で螺旋形に回転して延在し、前記センサユニットで検出された情報を伝達するデータケーブルと、
前記複数の分離ユニットのボディ部を貫通して、前記データケーブルが切断されることを防止するワイヤーと、
を含む伝熱管検査ケーブル。
【請求項２】
前記ボディ部には、前記ボディ部の長手方向に次第に螺旋形に巻かれるような形状に形成されるケーブル挿入部が形成される請求項１に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項３】
前記各分離ユニットケーブル挿入部は、前記分離ユニットと隣り合う分離ユニットのケーブル挿入部と連続的に連結されるように形成される請求項２に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項４】
前記ボディ部の長さは、伝熱管の曲率半径に対応して調節される請求項１に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項５】
前記車輪部には、第１車輪部および前記第１車輪部から設定された間隔を離隔する第２車輪部が含まれ、
前記第２車輪部は、前記第１車輪部から設定された角度を回転する請求項１に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項６】
前記車輪部は、前記ケーブル挿入部の間に結合される請求項２に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項７】
前記車輪部の一側は、前記ボディ部の外部に突出し、他側は前記ボディ部の中心に隣接した地点まで挿入される請求項１に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項８】
前記データケーブルは、前記車輪部間に延在する請求項１に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項９】
前記車輪部は、前記ボディ部を貫通して、前記車輪部の両断は前記ボディ部の外部に突出する請求項１に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項１０】
前記車輪部は、前記ボディ部の中央部を貫通する単一の車輪である請求項９に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項１１】
前記ケーブル挿入部は、前記車輪部を基準として対称的に形成される請求項１０に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項１２】
前記ワイヤーは、前記各分離ユニットの車輪部を基準として対称的に配置される請求項１０に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項１３】
前記各分離ユニットは、前記分離ユニットと隣り合う分離ユニットに対して所定角度回転して連結される請求項１に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項１４】
伝熱管の内周面を検出するセンサユニットと、
ボディ部と、一側は前記ボディ部の外部に突出して、他側は前記ボディ部の中心に隣接した部分まで延在する車輪部とを備える複数の分離ユニットと、
前記複数の分離ユニットの前記車輪部の間の空間で螺旋形に回転して前記ボディ部の長手方向に延在するデータケーブルと、
前記複数の分離ユニットのボディ部を貫通して、前記データケーブルが切断されることを防止するワイヤーと、
を含む伝熱管検査ケーブル。
【請求項１５】
前記各分離ユニットは、隣り合う分離ユニットに対して所定角度回転して連結される請求項１４に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項１６】
伝熱管の内周面を検出するセンサユニットと、
ボディ部および前記ボディ部を貫通する単一の車輪部を備える複数の分離ユニットと、
前記複数の分離ユニットの前記車輪部の両側で螺旋形に回転して前記ボディ部の長手方向に延在するデータケーブルと、
前記複数の分離ユニットのボディ部を貫通して、前記データケーブルが切断されることを防止するワイヤーと、
を含み、
前記車輪部の両断は、前記ボディ部の外部に突出する伝熱管検査ケーブル。
【請求項１７】
前記各分離ユニットは、隣り合う分離ユニットに対して所定角度回転して連結される請求項１６に記載の伝熱管検査ケーブル。
【請求項１８】
伝熱管の欠陥を検出することのできるセンサユニットと、端部に前記センサユニットが結合される被覆ケーブルを含む請求項１、１４又は１６に記載の伝熱管検査ケーブルの挿入力解析方法において、
被覆ケーブルの挿入に必要な挿入力を決定する因子は、前記被覆ケーブルの伝熱管に対する接触力Ｂ、前記伝熱管の曲率半径Ｒ、前記伝熱管および被覆ケーブルの間の摩擦係数μ、前記被覆ケーブルが前記伝熱管に挿入される挿入長さＬ、前記センサユニットが前記伝熱管に挿入されるのに必要な最小の力Ｓｔｉｐを含み、
前記被覆ケーブルの挿入における挿入力の算出式は、
【数１】
0005268167.tif 000016
である伝熱管検査ケーブルの挿入力解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管検査用の欠陥検出センサの被覆ケーブルおよびその挿入力解析方法に関し、より詳しくは、螺旋形熱交換器の細管欠陥検査用センサを細管に挿入する時に摩擦抵抗を減らして細管欠陥測定検査を可能にする検査ケーブルと、前記螺旋形熱交換器の細管欠陥検査用センサを細管に挿入する時に必要な挿入力を解析する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子力発電所は、蒸気発生器で発生した蒸気をタービンに送って電気を生産する。前記蒸気発生器は、熱交換器の伝熱管内部を流れる高温／高圧の１次水と伝熱管外部に流れる２次水が前記伝熱管の管壁を挟んで熱交換をし、これによって２次水が蒸気に変換される。
【０００３】
前記蒸気発生器の内部を循環する１次水は、加圧器によって加圧された高温高圧水として、原子炉を通過しながら加熱および放射能に汚染される。したがって、前記伝熱管が破裂すれば、前記２次水を汚染し、放射能漏れを招くことになる。
【０００４】
すなわち、蒸気発生器の伝熱管は、放射能を浴びた１次水および放射能を浴びていない２次水の境界を構成するため、前記伝熱管の健全性の検査は規定された稼動中の検査および日程によって厳格に規制されている。
【０００５】
一般に、常用原子力発電所の蒸気発生器の伝熱管検査および一般熱交換器の細管検査の技術は、伝熱管内部で欠陥測定探触子（渦電流探触子、Eddy Current Test Probe、ＥＣＴ探触子）を挿入して伝熱管の欠陥有無を検査し、その健全性を判断している。このような伝熱管の欠陥有無を検査するためには、蒸気発生器細管の大きさおよび形状に適合したＥＣＴセンサユニット（ＥＣＴ探触子および被覆ケーブル）が必要である。
【０００６】
前記被覆ケーブルは、データケーブルおよび断絶防止用ワイヤーで構成され、前記ＥＣＴ探触子は前記被覆ケーブルの先端に位置する。
【０００７】
蒸気発生器の伝熱管が直管または２〜３地点の折曲部がある場合には、被覆ケーブルと伝熱管の摩擦が少なくて前記ＥＣＴセンサユニットを伝熱管に挿入するのに問題がない。
【０００８】
ただ、最近では、蒸気発生器を原子炉内に装着する一体型原子炉が開発されており、このような一体型原子炉の場合、貫流式螺旋形伝熱管で構成された蒸気発生器が用いられる。
【０００９】
一般に、常用原子力発電所の蒸気発生器の伝熱管検査用の欠陥検出センサを伝熱管に挿入するのに必要な力は、伝熱管の長さに比例する。
【００１０】
ただ、一体型原子炉は、伝熱管が螺旋形に形成され、欠陥検出センサの挿入するのに必要な力が指数関数的に増加するために欠陥検出センサの挿入が難しいという問題点、および一体型原子炉の伝熱管の大きさ（内径、外径）も小さくなり、従来の検査ケーブルで検査することが難しいという問題点があった。
【００１１】
これにより、前記螺旋形伝熱管にＥＣＴ探触子を容易に挿入するための挿入性が向上したケーブル開発のために、前記ケーブルの前記螺旋形伝熱管における挿入力を正確に解析する方法が要求されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、螺旋構造の長さが長い蒸気発生器の伝熱管に挿入可能な伝熱管検査ケーブルを提供することを目的とする。
【００１４】
また、ケーブルの摩擦抵抗を最小化した伝熱管検査ケーブルを提供することを目的とする。
【００１５】
また、伝熱管検査ケーブルを螺旋形伝熱管に挿入する場合に、前記伝熱管検査ケーブルの挿入力に影響を与える要因を分析できる伝熱管検査ケーブルの挿入力解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一側面に係る伝熱管検査ケーブルは、伝熱管の欠陥を検出することのできるセンサユニットと、ボディ部と前記ボディ部に回転可能に結合される車輪部とを備える複数の分離ユニットと、前記複数の分離ユニットのボディ部の内側で螺旋形に回転して延在し、前記センサユニットで検出された情報を伝達するデータケーブルと、前記複数の分離ユニットのボディ部を貫通して、前記データケーブルが切断されることを防止するワイヤーとを含む。
【００１７】
本発明の他の側面に係る伝熱管検査ケーブルは、伝熱管の内周面を検出するセンサユニットと、ボディ部と、一側は前記ボディ部の外部に突出して他側は前記ボディ部の中心に隣接した部分まで延在する車輪部とを備える複数の分離ユニットと、前記複数の分離ユニットの前記車輪部の間の空間で螺旋形に回転して前記ボディ部の長手方向に延在するデータケーブルと、前記複数の分離ユニットのボディ部を貫通して、前記データケーブルが切断されることを防止するワイヤーとを含む。
【００１８】
本発明のまた他の側面に係る伝熱管検査ケーブルは、伝熱管の内周面を検出するセンサユニットと、ボディ部および前記ボディ部を貫通する単一の車輪部を備える複数の分離ユニットと、前記複数の分離ユニットの前記車輪部の両側で螺旋形に回転して前記ボディ部の長手方向に延在するデータケーブルと、前記複数の分離ユニットのボディ部を貫通して、前記データケーブルが切断されることを防止するワイヤーとを含み、前記車輪部の両断は前記ボディ部の外部に突出する。
【００１９】
本発明のまた他の側面に係る伝熱管検査ケーブルの挿入力解析方法は、伝熱管の欠陥を検出することのできるセンサユニットと、端部に前記センサユニットが結合される被覆ケーブルを含む伝熱管検査ケーブルの挿入力解析方法において、前記被覆ケーブルの挿入に必要な挿入力を決定する因子は、前記被覆ケーブルの伝熱管に対する接触力Ｂ、前記伝熱管の曲率半径Ｒ、前記伝熱管および被覆ケーブルの間の摩擦係数μ、前記被覆ケーブルが前記伝熱管に挿入される挿入長さＬ、前記センサユニットが前記伝熱管に挿入されるのに必要な最小の力Ｓｔｉｐを含み、前記被覆ケーブルの挿入における挿入力の算出式は以下の通りである。
【００２０】
【数１】
0005268167.tif 000002
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、伝熱管および伝熱管検査ケーブルの間の摩擦が減少し、小さい力でも伝熱管検査ケーブルを伝熱管内部に挿入することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、伝熱管検査ケーブルが伝熱管の形状および大きさに大きく影響を受けないため、蒸気発生器設計の多様性を追求することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、ケーブルの挿入および引き出し時に発生する摩擦による振動が減少し、センサの移動に影響を与えるノイズ因子を減らすことができる。
【００２４】
また、本発明によれば、伝熱管の欠陥探知のために必要とされ得る付帯装備（空圧装置、Push Pullerなど）を必要とせず、低仕様で充分であるため、費用、時間、設置空間などの消耗を減らすことができる。
【００２５】
また、本発明によれば、それぞれの蒸気発生器の単一伝熱管に対する検査を進めることができるため、漏れが予想される伝熱管を探して被覆を実施して全体蒸気発生器の寿命増加に寄与することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、現在実際に用いられている渦電流探傷装置にすぐに適用することができるため、常用製品として開発が容易であり、製品開発のための十分なインフラが構築されている。
【００２７】
また、伝熱管検査ケーブルの挿入性を向上させるのに効果的な伝熱管検査ケーブルの素材および構造を導き出すことができる。
【００２８】
また、本発明によれば、伝熱管検査ケーブルの挿入力および引出力を数式的に分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に関する伝熱管検査ケーブルの斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による伝熱管検査ケーブルの一部斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による伝熱管検査ケーブル内部斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による伝熱管検査ケーブルの断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による伝熱管検査ケーブルの作用を示す概略図である。
【図６】本発明の第１実施形態による伝熱管検査ケーブルおよび伝熱管の間の力平衡条件を示す概略図である。
【図７】本発明の第１実施形態に関する伝熱管検査ケーブルの挿入距離に応じて伝えられる挿入力を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態による伝熱管検査ケーブルの一部斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態による伝熱管検査ケーブルの内部斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による伝熱管検査ケーブルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。ただ、本発明の思想がそのような実施形態に制限されずに、本発明の思想を実施形態をなす構成要素の付加、変更および削除などによって異なるように提案することもできると言えるが、これもまた本発明の思想に含まれるものである。
【００３１】
図１は、本発明の第１実施形態に関する伝熱管検査ケーブルの斜視図であり、図２は、本発明の第１実施形態による伝熱管検査ケーブルの一部斜視図であり、図３は、本発明の第１実施形態による伝熱管検査ケーブル内部の一部斜視図であり、図４は、本発明の第１実施形態による伝熱管検査ケーブルの断面図である。
【００３２】
図１〜図４を参照すると、本実施形態による伝熱管検査ケーブル１には、センサユニット２、および被覆ケーブル３が含まれる。
【００３３】
前記センサユニット２は、伝熱管の内部を動きながら前記伝熱管の欠陥を検出する。前記センサユニット２は、前記被覆ケーブル３の先端に結合される。前記センサユニット２には、渦電流センサユニット（Eddy Current Test Probe、ＥＣＴセンサユニット）または、超音波センサユニットを用いてもよい。
【００３４】
前記被覆ケーブル３には、前記センサユニット２に結合される第１分離ユニット１０と、前記第１分離ユニット１０と円周方向に所定角度回転して連結される第２分離ユニット２０と、前記センサユニット２で収集された情報を伝達するためのデータケーブル３０と、前記データケーブル３０が切断されることを防止するためのワイヤー４０とが含まれる。
【００３５】
前記被覆ケーブル３は、複数の分離ユニットが連結される方式で構成してもよい。前記複数の分離ユニットには前記ワイヤー４０が貫通してもよい。これによって、前記複数の分離ユニットは、前記ワイヤー４０によって掛かることができる。一例として、前記被覆ケーブル３の外皮はエンジニアリングプラスチック（Ｎｙｌｏｎ−６）で製作された概略１０ｍｍの短い被覆管で構成してもよい。
【００３６】
図２および図３には、前記第１分離ユニット１０および第２分離ユニット２０の２つの分離ユニットが開示したが、前記伝熱管検査ケーブル１には複数の分離ユニットが含まれる。前記第１分離ユニット１０には、ボディ部１１と伝熱管の内周面と接触する車輪部１２とが備えられる。より詳しくは、前記ボディ部１１は伝熱管の内径より若干小さい直径を有する円筒状に形成してもよい。前記ボディ部１１は、前記複数の分離ユニットの外形を形成する。
【００３７】
前記ボディ部１１の長さは、伝熱管の曲率半径に対応して調節してもよい。すなわち、伝熱管の曲率半径が小さい場合、前記ボディ部１１の長さを相対的に小さく製作してもよく、伝熱管の曲率半径が大きい場合、前記ボディ部１１の長さを相対的に長く製作してもよい。前記ボディ部１１の中央部には前記ワイヤー４０が通過できるワイヤー貫通孔１１５が穿孔形成される。前記ワイヤー貫通孔１１５は、前記ボディ部１１の長手方向に真っ直ぐに延在することができる。
【００３８】
また、前記ボディ部１１の外周面には、前記データケーブル３０を挿入することができるケーブル挿入部１１１が形成される。前記ケーブル挿入部１１１は、前記ボディ部１１の外周面に螺旋形に形成してもよい。すなわち、前記ケーブル挿入部１１１は、前記ボディ部１１の長手方向に次第に巻かれるような形状に形成してもよい。本実施形態では、前記ケーブル挿入部１１１が前記ボディ部１１の外周面に形成されることが開示されるが、前記ケーブル挿入部１１１は前記ボディ部１１の内部に穿孔形成されることももちろん可能である。
【００３９】
したがって、前記データケーブル３０は、前記ボディ部１１に螺旋形に結合される。そして、前記伝熱管検査ケーブル１が伝熱管内部に進む過程で、前記データケーブル３０の一部分に引張力が集中し、他の部分に圧縮力が集中するのを防止してもよい。すなわち、前記データケーブル３０が平行して延在する時より、螺旋形に絡まりながら延在する場合、前記データケーブル３０の各部分が均一に力を受けられるようになる。
【００４０】
前記ケーブル挿入部１１１は、前記データケーブル３０が挿入されるように所定の深さを陥没して形成してもよい。前記ケーブル挿入部１１１は、少なくとも概略前記データケーブル３０の直径の長さだけ陥没することが好ましい。これは、前記ケーブル挿入部１１１に前記データケーブル３０が挿入された時、前記データケーブル３０は前記ボディ部１１の外側に突出しないようにするためである。
【００４１】
一方、前記ボディ部１１には、前記車輪部１２を挿入することができる車輪挿入溝１１２，１１３が形成される。前記車輪挿入溝１１２，１１３は、前記ボディ部１１の外周面に所定深さに陥没形成される。前記車輪挿入溝１１２，１１３には、前記ボディ部１１の前端に隣接した第１車輪挿入溝１１２と、前記ボディ部１１の後端に隣接した第２車輪挿入溝１１３とが含まれる。前記第１車輪挿入溝１１２および前記第２車輪挿入溝１１３は、前記ボディ部１１の長手方向に所定間隔離隔される。
【００４２】
前記車輪挿入溝１１２，１１３は、前記ボディ部１１の外周面に所定角度の間隔で複数形成してもよい。一例として、前記車輪挿入溝１１２，１１３は、前記ボディ部１１の外周面に１２０度の間隔で３つ形成してもよい。
【００４３】
前記第１車輪挿入溝１１２および第２車輪挿入溝１１３は、互いに並ぶように配置されないことが好ましい。すなわち、前記第２車輪挿入溝１１３は、前記第１車輪挿入溝１１２から所定角度回転して形成することが好ましい。これは、前記ボディ部１１が前記伝熱管の内周面に接触することを防止するためである。一例として、前記車輪挿入溝１１２，１１３は、前記ケーブル挿入部１１１の間に形成してもよい。前記ケーブル挿入部１１１が前記ボディ部１１に螺旋形に回転して形成されるため、前記第２車輪挿入溝１１３は、前記第１車輪挿入溝１１２から所定角度回転して形成してもよい。
【００４４】
一方、前記車輪挿入溝１１２，１１３には、前記車輪部１２の中心を貫通する回転軸１１４が備えられる。前記回転軸１１４は、前記車輪部１２の回転の中心を提供する。
【００４５】
前記ボディ部１１には、前記車輪部１２が複数結合される。前記車輪部１２は、前記回転軸１１４によって前記ボディ部１１に回転可能に結合される。前記車輪部１２は、前記車輪挿入溝１１２，１１３に挿入される。前記車輪部１２は、一側が前記ボディ部１１の外部に突出し、他側が前記車輪挿入溝１１２，１１３の内部に位置する。
【００４６】
より詳しくは、前記車輪部１２の一側は、前記ボディ部１１外部に突出して、他側は前記ボディ部１１の中心に隣接した地点まで挿入される。
【００４７】
一般に、前記車輪部１２に加えられる摩擦力は、前記車輪部１２の半径の長さに反比例する。したがって、上述したように、前記車輪部１２の一側は前記ボディ部１１の外部に突出し、他側は前記ボディ部１１の中心に隣接した地点まで挿入されれば、前記車輪部１２の半径を最大限増加させることができ、前記車輪部１２に作用する摩擦力を相当に減らすことができる。
【００４８】
前記車輪部１２には、前記第１車輪挿入溝１１２に設けられる第１車輪部１２１と、前記第２車輪挿入溝１１３に設けられる第２車輪部１２２が含まれる。前記第１車輪部１２１および前記第２車輪部１２２を構成する複数の車輪は、前記ボディ部１１の外周面で所定角度の間隔で配置される。
【００４９】
一例として、前記第１車輪部１２１および第２車輪部１２２は、前記ボディ部１１の外周面に１２０度の間隔でそれぞれ３つずつ結合することができる。
【００５０】
前記第２車輪部１２２は、前記第１車輪部１２１から所定間隔離隔して結合することができる。また、上述したように、前記第２車輪挿入溝１１３は前記第１車輪挿入溝１１２から所定角度回転して形成されるため、前記第２車輪部１２２は前記第１車輪部１２１に対して同一角度で回転して配置される。これによって、前記ボディ部１１の正面から眺めた時、前記第１車輪部１２１および第２車輪部１２２は重ならないようになる。すなわち、前記ボディ部１１の正面から眺めた時、前記第１車輪部１２１の間に前記第２車輪部１２２が見えるようになる。
【００５１】
一例として、前記第１車輪部１２１および前記第２車輪部１２２が１２０度の間隔で前記ボディ部１１の外周面に配置され、前記複数の第１車輪部１２１の間に前記第２車輪部１２２が配置されされてもよい。この時、前記ボディ部１１の正面から眺めれば、前記車輪部１２は、６０度の間隔で前記第１車輪部１２１および前記第２車輪部１２２が交互に配置されることを確認することができる（図４（ｂ）参照）。
【００５２】
前記ボディ部１１の外側には、カバー部１３が結合される。前記カバー部１３は、前記データケーブル３０が外部に露出するのを防ぎ、前記データケーブル３０が損傷するのを防止する。前記カバー部１３には、前記車輪部１２が突出できる孔１３１が形成される。
【００５３】
一方、前記データケーブル３０は、前記ボディ部１１に螺旋形に巻き込まれながら結合される。したがって、前記データケーブル３０の一部分に力が集中するのを防止してもよい。また、前記蒸気発生器伝熱管の検査ケーブル１は、曲管に適用されるため、前記データケーブル３０は剛性が小さい柔軟な材質で形成することが好ましい。
【００５４】
前記データケーブル３０は、前記第１車輪部１２１および第２車輪部１２２を構成するそれぞれの車輪の間に配置してもよい。
【００５５】
前記データケーブル３０は、前記第１分離ユニット１０および前記第２分離ユニット２０だけでなく、前記伝熱管検査ケーブル１を構成するすべての分離ユニットに結合される。
【００５６】
一方、前記ワイヤー４０は、前記ボディ部１１を貫通する。前記ワイヤー４０は前記ボディ部１１の中央部を貫通してもよい。前記ワイヤー４０は、前記伝熱管検査ケーブル１を構成する複数の分離ユニットを貫通する。すなわち、前記ワイヤー４０を介して前記伝熱管検査ケーブル１を構成するすべての分離ユニットが連結される。前記伝熱管検査ケーブル１が伝熱管内部を動かす時、実質的に折り曲げられる部分は前記分離ユニットの間のワイヤー４０部分である。したがって、前記伝熱管検査ケーブル１に曲げ剛性を提供するために前記ワイヤー４０には鋼線を用いてもよい。
【００５７】
前記第２分離ユニット２０は、前記第１分離ユニット１０と同一の構成要素を含み、同一の形状に形成される。すなわち、前記第２分離ユニット２０にも、ボディ部２１と、前記第１車輪部２２１および第２車輪部２２２で構成された車輪部２２が含まれて、前記ボディ部２１には前記データケーブル３０が挿入されるケーブル挿入部２１１が形成される。
【００５８】
前記第２分離ユニット２０のケーブル挿入部２１１は、前記ボディ部２１の外周面に螺旋形で回転する形状に形成され、前記第１分離ユニット１０のケーブル挿入部１１１と連続的に連結されるように形成される。これは、前記データケーブル３０が前記第１分離ユニット１０および前記第２分離ユニット２０にすべて螺旋形に巻かれて結合されるためである。前記データケーブル３０は、前記伝熱管検査ケーブル１を構成するすべての分離ユニットに結合されるため、前記伝熱管検査ケーブル１を構成するすべての分離ユニットのケーブル挿入部は、連続的に連結されるように形成される。
【００５９】
前記第２分離ユニット２０は、前記第１分離ユニット１０に所定角度回転して連結される。したがって、前記第２分離ユニット２０の車輪部２２は、前記第１分離ユニット１０の車輪部１２と並ぶように配置されずに、前記第１分離ユニット１０の車輪部１２に対して所定角度回転して配置される。
【００６０】
前記第１分離ユニット１０および前記第２分離ユニット２０の間には、分離ユニットの間に露出し得る前記データケーブル３０を保護するための連結用被覆チューブ５０を結合してもよい。前記連結用被覆チューブ５０は、曲げられるように柔軟な材質で形成してもよく前記連結用被覆チューブ５０の長さを調節して前記伝熱管検査ケーブル１を構成する分離ユニットの間の長さを調節してもよい。
【００６１】
以下では、前記伝熱管検査ケーブル１の作用について説明する。
【００６２】
図５は、本発明の第１実施形態による伝熱管検査ケーブルの作用を示す概略図である。
【００６３】
図１〜図５を参照すると、伝熱管の欠陥を検査するために、まず前記伝熱管検査ケーブル１を伝熱管内部に挿入する。前記伝熱管検査ケーブル１は、作業者の押す力によって前記伝熱管内部に入れることができる。
【００６４】
前記センサユニット２は、前記伝熱管内部を動きながら前記伝熱管内部の欠陥を検出する。前記伝熱管内部の欠陥を検出する方法は、特定の方法に制限されず、公知のいかなる方法をも用いることができる。
【００６５】
前記車輪部１２は、前記伝熱管の内周面と接触し、前記伝熱管検査ケーブル１および前記伝熱管内周面の間の摩擦力を減少させる。また、前記伝熱管検査ケーブル１は、前記伝熱管の曲率に対応して、各分離ユニット間で折曲が発生してもよい。
【００６６】
また、前記伝熱管検査ケーブル１が前記伝熱管内部に入る時、前記伝熱管検査ケーブル１を押す力は、各分離ユニットボディ部を介して伝えることができる。これによって、前記センサユニット２は、前記伝熱管の先端部まで進むことができる。前記センサユニット２で前記伝熱管の欠陥が検出されれば、前記データケーブル３０を介して結合の内容がコンピュータＣに伝えられ、作業者は前記コンピュータＣのモニターなどによって前記伝熱管の欠陥の内容を確認することができる。
【００６７】
一方、前記伝熱管検査ケーブル１を前記伝熱管内部に再び回収するために、作業者は前記伝熱管検査ケーブル１を引くことができる。
【００６８】
この場合、前記車輪部１２によって前記伝熱管検査ケーブル１および前記伝熱管内周面の間の摩擦力を減少し、前記伝熱管検査ケーブル１の各分離ユニット間で折曲が発生してもよいという点は前記伝熱管検査ケーブル１を前記伝熱管に挿入する時と同じである。
【００６９】
ただ、前記伝熱管検査ケーブル１を引く時には、前記ワイヤー４０に引張力がかかるという点で前記伝熱管検査ケーブル１を前記伝熱管に押込む時と異なる。
【００７０】
図６は、本発明の第１実施形態に関する伝熱管および伝熱管検査ケーブルの間の力平衡条件を示す概略図であり、図７は本発明の第１実施形態に関する伝熱管検査ケーブルの挿入距離に応じて伝えられる挿入力を示すグラフである。
【００７１】
図５および図６を参照すると、前記伝熱管は実際には一定の半径を有する円筒の周縁に螺旋形に巻回された形状をしている。ただ、分析の便宜性のために螺旋形伝熱管を平面に置いた円形の曲管と仮定してもよい。また、前記被覆ケーブル３の挿入条件は、前記被覆ケーブル３の先端にある前記センサユニット２を無視して断面形状と曲げ剛性が一定の柔軟なケーブルが円形の曲管の中に挿入されるものと単純化した。
【００７２】
本実施形態における数式的分析過程で考慮した仮定事項を整理すれば次の通りである。
【００７３】
仮定１：前記伝熱管は、平面上に置かれた円形の曲管と仮定する。すなわち、螺旋角を無視する。
仮定２：前記被覆ケーブル３の先端に結合された前記センサユニット２が受ける摩擦力は、考慮しない。
仮定３：前記被覆ケーブル３のすべての部分は円形の曲管の内面と均一に接触する。
仮定４：前記被覆ケーブル３の曲げ剛性による接触力は全区間で一定である。
仮定５：前記被覆ケーブル３と円形の曲管の間の摩擦係数は一定である。
【００７４】
図６には、一定の曲率を有する伝熱管、すなわち円形の曲管内部で曲げ剛性を有する柔軟な前記被覆ケーブル３を挿入する過程で考慮することのできる力の平衡条件が示されている。図６で用いられた変数には、円形の曲管の曲率半径Ｒ、ケーブル挿入力Ｓ、挿入位置角θ、ケーブル曲げ剛性または、その他要因により発生する均一な接触力Ｂ、円形の曲管と前記被覆ケーブル３の間に作用する総垂直力Ｎ、円形の曲管と前記被覆ケーブル３との間の摩擦係数μがある。
【００７５】
原点Ｏでモーメント平衡式を求めれば式（１）のようになる。
【００７６】
【数２】
0005268167.tif 000003
【００７７】
前記式を簡略して整理すれば式（２）のようになる。
【００７８】
【数３】
0005268167.tif 000004
【００７９】
円形の曲管とケーブルが接する位置で半径方向の力平衡式を求めれば式（３）のようになる。
【００８０】
【数４】
0005268167.tif 000005
【００８１】
上の式を簡略して整理すれば式（４）のようになる。
【００８２】
【数５】
0005268167.tif 000006
【００８３】
式（４）を式（２）に代入すれば式（５）のようになる。
【００８４】
【数６】
0005268167.tif 000007
【００８５】
上の式を挿入開始位置から特定位置角まで積分して整理すれば式（６）のようになる。この時、挿入開始位置は、θ＝０の条件であり、入口挿入力はＳＯである。
【００８６】
【数７】
0005268167.tif 000008
【００８７】
【数８】
0005268167.tif 000009
【００８８】
前記式（７）を整理して挿入位置角θまで伝えられる挿入力Ｓ（θ）を求めれば式（８）のようになる。
【００８９】
【数９】
0005268167.tif 000010
【００９０】
式（８）を挿入回転数ｎで表現すれば式（９）のようになる。
θ＝２πｎ（９）
【００９１】
【数１０】
0005268167.tif 000011
【００９２】
また、式（８）は、式（１１）のような挿入位置角θと挿入長さＬの関係式を利用すれば、挿入長さに係る挿入力を式（１２）のように求めることができる。
Ｌ＝Ｒθ（１１）
【００９３】
【数１１】
0005268167.tif 000012
【００９４】
図７には、前記式（１２）の挿入力を挿入長さの関数で示したグラフを示す。図７において、Ｌｅは挿入力がそれ以上伝えられない最大の挿入長さを示す。
【００９５】
前記式（７）および式（１１）を用いてＳ＝０になる最大の挿入長さの式を求めれば、式（１３）のようになる。
【００９６】
【数１２】
0005268167.tif 000013
【００９７】
前記式（１３）において、最大の挿入長さは摩擦係数に反比例することが分かる。これによって、同一の半径を有する円形の曲管で同一の初期挿入力を加えると仮定すれば、摩擦係数が半分になれば最大の挿入長さは二倍に増加することがある。また、同一の条件で円形の曲管の曲率半径もまた挿入性に大きな影響を与える重要な因子である。
【００９８】
前記式（１２）を変形して挿入量を広めることによって、必要な入口挿入力ＳＯを挿入距離の関数によって求めれば式（１４）のようになる。
【００９９】
【数１３】
0005268167.tif 000014
【０１００】
前記式（１４）を他の形態で表せば、式（１５）のようになる。
【０１０１】
【数１４】
0005268167.tif 000015
【０１０２】
前記式（１５）において、Ｓｔｉｐは前記被覆ケーブル３の先端に取付ける前記センサユニット２の挿入に必要な最小挿入力である。前記式（１４）および式（１５）を参照すると、前記被覆ケーブル３を曲管に挿入する過程で曲管の入口で加えなければならない入口挿入力は挿入長さが増加することによって指数関数的に急激に増加する。この時、摩擦係数が大きいほど入口挿入力の増加率は大きく表れる。
【０１０３】
整理すれば、前記被覆ケーブル３の挿入性は、摩擦係数、曲率半径、ケーブルの曲げ剛性の影響を受ける。より詳しくは、摩擦係数が小さく、曲率半径が大きく、曲げ剛性が小さいほど前記被覆ケーブル３の挿入性は向上する。また、曲管の曲率半径は前記被覆ケーブル３の設計変数ではないため、前記被覆ケーブル３の挿入性を向上させるためには摩擦係数および曲げ剛性を最大限小さくすることが要求されると言える。
【０１０４】
前記被覆ケーブル３の挿入力算出式によれば、前記被覆ケーブル３の挿入性を向上させるためには、摩擦係数が小さいケーブル素材を選択したり、前記被覆ケーブル３に車輪（ｗｈｅｅｌ）のように形状的に摩擦が少ない構造を導入することが好ましいことが分かる。より詳しくは、前記被覆ケーブル３は素材の側面では従来のナイロン６（Ｎｙｌｏｎ−６）より摩擦係数の低いテフロン（登録商標）(Ｔｅｆｌｏｎ)素材のケーブルを用いることが好ましく、構造的面で車輪を導入する場合には、車輪の直径を最大限大きくすることが好ましいと言える。
【０１０５】
以下では、本発明の第２実施形態について説明する。前記第２実施形態は、前記第１実施形態と車輪部、データケーブル、ワイヤーの配置において差異点があるため、前記差異点を除く前記第１実施形態と重複する内容は前記第１実施形態の説明を援用することにする。
【０１０６】
図８は、本発明の第２実施形態による伝熱管検査ケーブルの一部斜視図であり、図９は、本発明の第２実施形態による伝熱管検査ケーブル内部の一部斜視図であり、図１０は、本発明の第２実施形態による伝熱管検査ケーブルの断面図である。
【０１０７】
図８〜図１０を参照すると、本実施形態による伝熱管検査ケーブル５には、第１分離ユニット６０と、前記第１分離ユニット６０と所定角度回転して連結される第２分離ユニット７０と、前記第２分離ユニット７０に所定角度回転して連結される第３分離ユニット８０と、前記第３分離ユニット８０に所定角度回転して連結される第４分離ユニット９０と、センサユニット２で収集された情報を伝達するためのデータケーブル３１と、前記データケーブル３１が切断されることを防止するためのワイヤー４１とが含まれる。
【０１０８】
前記第１分離ユニット６０には、ボディ部６１と、伝熱管の内周面と接触する車輪部６２が備えられる。
【０１０９】
前記ボディ部６１には、前記データケーブル３１を挿入することができるケーブル挿入部６１１と、前記車輪部６２が貫通してもよい車輪孔を６１２と、前記ワイヤー４１が貫通できるワイヤー号を６１３が形成される。
【０１１０】
前記ケーブル挿入部６１１は、前記ボディ部６１の外周面に螺旋形に形成してもよい。すなわち、前記ケーブル挿入部６１１は、前記ボディ部６１の長手方向に次第に巻かれるような形状に形成してもよい。一例として、本実施形態では２つのケーブル挿入部６１１が前記ボディ部６１に螺旋形に形成することが開示される。
【０１１１】
前記伝熱管検査ケーブル５を構成する複数の分離ユニットのケーブル挿入部が、螺旋形を維持して連続的に連結されるのは、前記第１実施形態と同様である。一例として、図９（ｂ）には前記第１分離ユニット６０〜第４分離ユニット９０のケーブル挿入部６１１，７１１，８１１，９１１が螺旋形を維持して連続的に連結されることが示される。また、前記ケーブル挿入部６１１は前記車輪部６２を基準として対称的に形成してもよい。したがって、前記伝熱管検査ケーブル５が伝熱管で動く時、前記データケーブル３１が受ける力が分散してもよい。
【０１１２】
前記車輪部６２および前記データケーブル３１が干渉することを防止するために、前記ケーブル挿入部６１１は、前記車輪孔６１２と重ならないように形成される。
【０１１３】
前記車輪孔６１２は、前記ボディ部６１の側面に貫通形成される。前記車輪孔６１２は、前記車輪部６２が干渉されないように前記車輪部６２より若干大きく形成される。前記車輪孔６１２は前記車輪部６２と対応するように平たい形状に形成してもよい。前記車輪孔６１２は、前記ボディ部６１の中心部を通るように形成することが好ましい。これは、前記伝熱管検査ケーブル５が伝熱管内部を動かす時、均衡を維持してもよいようにするためである。
【０１１４】
前記伝熱管検査ケーブル５を構成する各分離ユニットは、隣り合う分離ユニットに対して回転して連結されるため、前記各分離ユニットの車輪孔も隣り合う分離ユニットの車輪孔に対して所定角度回転する。一例として、図９（ｂ）には、第１〜第４分離ユニットの車輪孔が隣り合う分離ユニットの車輪孔に対して４５度の角度で回転して形成することが示される。
【０１１５】
前記車輪部６２は、前記ボディ部６１に回転可能に結合される。前記車輪部６２は前記車輪孔６１２を貫通して前記ボディ部６１の両側に突出する。このために、前記車輪部６２の直径は前記ボディ部６１の幅より大きく形成されなければならない。
【０１１６】
前記伝熱管検査ケーブル５を構成する各分離ユニットの車輪孔が隣り合う分離ユニットの車輪孔と所定角度回転するため、前記各分離ユニットの車輪部６２，７２，８２，９２も隣り合う分離ユニットの車輪部と所定角度回転する。これによって、前記ボディ部６１の前面から眺める時、前記伝熱管検査ケーブル５を構成する隣り合う分離ユニットの車輪部は重ならない。一例として、図９（ａ）には、前記ボディ部６１の前面から眺める時、前記伝熱管検査ケーブル５を構成する各分離ユニットの車輪部が重ならないで、４５度角度に配置されることを見ることができる。これは、前記伝熱管検査ケーブル５を構成する各々のボディ部と前記伝熱管の内周面が接触することを防止するためである。
【０１１７】
一方、前記データケーブル３１は、各分離ユニットの車輪部と干渉することを避けながら、前記各分離ユニットボディ部に螺旋形に巻かれて結合される。前記データケーブル３１は２つが含まれてもよく前記各分離ユニットの車輪部の両側を通るように結合してもよい。
【０１１８】
前記ワイヤー号を６１３は、前記車輪部６２の両側を通るように穿孔形成してもよい。これによって、前記ワイヤー４１は前記各分離ユニットの車輪部を基準として対称的に配置することができる。したがって、前記伝熱管検査ケーブル５が伝熱管で動く時、前記ワイヤー４１が受ける力を分散することができる。
【０１１９】
本実施形態の場合、前記第１実施形態より前記車輪部の半径を格段に大きくし、前記車輪部と伝熱管の間の摩擦力を画期的に減らすことができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１：伝熱管検査ケーブル
２：センサユニット
３：被覆ケーブル
１０：第１分離ユニット
１１：ボディ部
１２：車輪部
１３：カバー部
２０：第２分離ユニット
３０：データケーブル
４０：ワイヤー
１１１：ケーブル挿入部
【図１】
0005268167.tif 000017
【図２】
0005268167.tif 000018
【図３】
0005268167.tif 000019
【図４】
0005268167.tif 000020
【図５】
0005268167.tif 000021
【図６】
0005268167.tif 000022
【図７】
0005268167.tif 000023
【図８】
0005268167.tif 000024
【図９】
0005268167.tif 000025
【図１０】
0005268167.tif 000026